（水工结构工程专业论文）现役码头健康状况调查及码头健康资料数据库的开发.pdf

摘要 目前在我国已建成的港口码头建筑物中，有很大一部分已经投入运行数十年 的时间，这些码头结构也由于腐蚀、老化、过载、疲劳等原因发生损伤，部分结 构损伤还相当严重，其健康状况令人担忧。因此对现役码头结构健康状况调查、 对引起码头破坏特点进行分析以及对码头调查数据资料进行动态管理的研究都有 着极其重要的现实意义和深远的历史意义。本文以“交通部西部项目港口码头 结构安全性检测评估技术研究【2 0 0 83 2 8 0 0 09 5 】 为依托，进行相关研究。 结合现行的港口水工建筑物检测与评估技术规范，文章研究主要是在对西 部及其它地区在役港口码头结构健康状况及现有的检测评估技术水平调研的基础 上，整理分析目前所掌握的码头结构安全性检测评估资料，根据不同的结构型式 特点，分析不同结构型式码头的破坏特点及破坏形式。根据现场检测数据，对引 起码头耐久性破坏的主要因素氯离子侵蚀做专门研究，进行氯离子二维扩散模型 的推导。最后，基于码头结构安全性检测评估资料，进行码头健康资料数据库系 统的开发，为在役码头的安全管理以及为后续采取相应措施的决策提供可靠的依 据。 关键词：码头；健康状况；破坏特点；数据库 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h e r ea r em a n y p o r tw h a r fc o n s t r u c t i o nh a v eb e e np u ti n t oo p e r a t i o na f e wd e c a d e s ，al a r g ep a r to ft h e s ew h a r fc o n s t r u c t i o nh a v eb e e nd a m a g e dc a u s e db y m a n yr e a s o n s ，s u c ha sc o r r o s i o n , a g i n g ，o v e r l o a da n df a t i g u ee t c s o m eo fs t r u c t u r e s w e r ed a m a g e ds e r i o u s l y , a n dt h eh e a l t hs i t u a t i o n so ft h ec o n s t r u c t i o na r ew o r r i e d t h e r e f o r e ，i ti sam a t t e ro fg r e a ts i g n i f i c a n c et oi n v e s t i g a t et h eh e a l t hc o n d i t i o no fp o r t w h a r fs t r u c t u r e sa n da n a l y s i st h ed a m a g ef e a t u r e sa n df a i l u r em o d e so fw h a r fs t r u c t u r e ， a sw e l la st od e v e l o pad a t a b a s es y s t e mf o rm a n a g i n gt h ei n v e s t i g a t i o nd a t a b a s e do n t h et h ew e s t e r nt a s k , t h e r e s e r c ho nt h et e c h n o l o g yo fd e t e c t i o na n da s s e s s m e n to f h a r b o u rw h a r fs t r u c t u r e s w e r es t u d i e d c o m b i n e dw i t ht h ee x i s t i n g ”t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o nf o rd e t e c t i o na n d a s s e s s m e n to fh a r b o u ra n dm a r i n es t r u c t u r e s ”，t h i sa r t i c l ei sm a i n l yo nt h eb a s i so f i n v e s t i g a t eo nt h eh e a l t hc o n d i t i o no fp o r tw h a r fs t r u c t u r e sa n dt h et e c h n i c a ll e v e lo f d e t e c t i o na n da s s e s s m e n to fh a r b o u rw h a r fs t r u c t u r e si nt h ew e s t e r nr e g i o na n do t h e r p a r t so fc h i n a ，t h ea v a i l a b l ed e t e c t i o na n da s s e s s m e n td a t aa b o u tt h es t r u c t u r a ls a f e t y w a sa r r a n g e d ta n da n a l y z e d ，a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tt y p e so f s t r u c t u r e ，t h ed e s t r u c t i o nf e a t u r e sa n df a i l u r em o d ew a ss t u d i e d a c c o r d i n gt ot h e i n v e s t i g a t i o nd a t aa tt h es c e n e ，as p e c i a ls t u d i e sa b o u tt h ee r o s i o no fc h l o r i d ei o n s w h i c hi sam a j o rf a c t o rt h a tc a u s e dd u r a b i l i t yd e t e r i o r a t i o n ，t w o - d i m e n s i o n a lf o r c h l o r i d ei o n sd i f f u s i o nm o d e lw a ss e tu p f i n a l l y , b a s e do nt h ea v a i l a b l ed e t e c t i o na n d a s s e s s m e n td a t a ，d e v e l o pad a t a b a s e o fh e a l t hc o n d i t i o no fp o r tw h a r fs t r u c t u r e st o p r o v i d e ar e l i a b l eb a s i sf o r d e c i s i o n - m a k i n g f o rw h a l fm a n a g e m e n ta n d t a k i n g c o r r e s p o n d i n gm e a s u r e s k e yw o r d s ：w h a r f ；h e a l t hc o n d i t i o n ；d a m a g ef e a t u r e ；d a t a b a s e 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明酾法律结果由本人承担。 学位敝作者签名弼印 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借闲。本人授权重 庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人 学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行信息服务( 包括但不限于汇编、 复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名：季岳翻乡 日期：砰争月日 指导教师签名： - - 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系列数据 库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权 益。 指导教师签名： 日期0 舟 f 够月v 日 第一章绪论 1 1 本文研究背景 第一章绪论 建国5 0 多年来，我国港口建设取得了长足发展，为我国国民经济的发展做出 了重要贡献。然而，目前在我国已建成的港口码头建筑物中，有很大一部分已经 投入运行数十年的时间，在为国民经济做出巨大贡献的同时，这些码头结构也由 于腐蚀、老化、过载、疲劳等原因发生损伤，部分结构损伤还相当严重。根据上 世纪8 0 年代初期及近几年对我国港口水工构造物的调查及检测结果情况来看，港 口水工建筑物破坏情况普遍较严重，其健康状况令人担忧，老旧码头不断增加， 船舶超出原设计靠泊能力作业的现象时有发生，对港口生产造成一定的安全隐患， 迫切需要维修加固以保障其安全性和延长其安全使用寿命。近年，内河港口也频 频出现局部需要加固或由于库区水位变化导致整体破坏而需要重建或加固的工程 实例。 另一方面，我国加入w r o 后，对外贸易大幅度增长，进出口物资结构发生 了重大变化，原油、成品油、铁矿石等大宗物资的进出口量也大幅度增加，同时， 外贸集装箱运输继续保持高速增长，这对大型、深水、专业化码头建设提出了迫 切要求。目前，我国港口建设的现状是：早期建成的码头吨位小、设施陈旧，在 等级偏小的杂货泊位能力有余的同时，大型、深水、高效的专业化码头短缺。然 而，由于受可利用建港岸线的限制，新建深水港必将向外海深水区、江河入海口 等自然条件恶劣、复杂的区域发展，这势必增大工程建设的难度和成本。为此， 交通部制定了“加快港口结构性调整和技术改造，注重投资效益”的港口发展指导 思想，强化主枢纽港功能，加快集装箱以及大型专业化外贸出口物资装卸泊位建 设，其中，重中之重的是，加大港口改造力度，加快技术创新步伐。因此，今后， 相当数量的集装箱、专业化码头深水泊位将通过现有的等级偏小的通用泊位的改、 扩建来实现。这也迫切需要对这些码头经过科学、合理、安全的论证后进行维修 加固或更新改造以保证港口安全生产，促进港口健康发展。 再者，当前我国在役码头材料劣化和功能降低的现象日益严重，部分码头根 据自身需要进行了相关码头的检测与评估，但大部分码头均未进行系统的检测评 估，码头现有的使用状况到底如何没有一个明确的调查结果。同时随着码头使用 功能以及靠泊吨位的不断提高，码头的超负荷使用使得码头维修加固以及靠泊能 力升级改造工作已迫在眉睫，而准确掌握港口码头结构现状，对码头结构现有使 2第一章绪论 用状态进行评估则是开展维修加固以及升级改造工作的重要前提。西部内河港口 在近十年中也得到了充分的发展，当前正值三峡三期蓄水前期，随着库区航道条 件的改善和船舶发展的大型化，内河港口码头水工建筑物承受着更为复杂的荷载， 加之目前库区吞吐量很大，许多码头在超负荷运转，急需对码头的安全和使用现 状进行调查研究，以便准确地掌握码头的实际情况，判断是否需要开展维修加固 以及升级改造工作。 因此，近几年来，在全国范围内，涌现了大量对港口码头进行检测评估的工 程实例，但同时也存在各地检测评估水平差异较大、检测评估的方法不统一、检 测评估的结果无法明确等问题。交通部颁布实施的港口水工建筑物检测评估技 术规范针对不同结构型式的港口水工建筑物规定了相应的检测项目和内容，主 要从构件的破损情况、材料老化程度与性能等方面考虑，包括混凝土构件锈蚀劣 化耐久性检测、钢构件耐久性检测和防腐措施检测等方面做了比较详尽的规定。 但对在役港口码头结构安全性检测评估方面并没有具体的规定，要对港口码头的 结构现状和靠泊、承载能力等方面做出科学的评估鉴定，尚需在很多方面进一步 明确： 1 2 研究目的及意义 本项目的研究目的就是针对目前港口码头结构安全性检测评估方面尚没有统 一的标准和上述问题，通过研究初步建立港口码头结构安全性的检测评估技术体 系，并对其具体的实施细则形成港口码头结构安全性检测评估指南，以促进我 国港口码头的健康、持续发展，对在役码头的安全管理及为后续采取相应措施的 决策提供可靠的依据。这样的一个相对完善的评价体系和指南是需要随着不同时 期检测和评估技术水平的发展而不断完善的，同时能为后续强制执行的行业标准 和技术规范的修订提供必要参考。 目前，上至交通部下至地方一些机构都做过有关码头结构健康状况的调查， 调查的成果也是一些调查报告和杂乱的图件而已，当研究工作者需要翻阅调查数 据时，就要从一大堆的杂乱资料中寻找，这就大大降低了工作效率。同时由于这 些调查成果大多是一些纸质材料，占用空间就很大，既不好管理又不方便进行资 料共享。在计算机技术日益发展的今天，数据库技术可以实现海量数据的存储、 管理和共享。本文就是基于大量调查数据基础之上建立一个码头健康状况数据库。 现役码头健康状况调查分析及码头健康资料数据库的开发研究将逐步完善码 头结构的检测技术，填补我国现有港口码头检测评估技术方面的不足，总结出一 套相对完整的港口码头检测评估实用技术指导书，以适应当前我国港口发展的追 第一章绪论 切需要：同时建立现役码头结构健康状况数据库，为交通部实现对我国港口码头 的动态管理提供平台，以利于促进我国港口水工方面的技术水平的健康、持续发 展，本研究的实施将为我国港口码头的检测评估新技术，显著延长码头使用寿命， 大幅度提高码头的生产能力，经济和社会效益将非常显著。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 码头结构健康状况调查 国内外在码头结构调查方面做专门而系统研究的很少，可以参考的文献不多。 港口水工建筑物检测与评估技术规范基本规定中，注明检测与评估前的初步 调查宜包括下列内容：原勘查设计文件和竣工资料；建筑物的历史；建筑 物检查和维护资料；现场考察。在条文说明中又指明，基本规定中的初步调查 内容，不要求全部都要调查，具体需要调查的内容可根据实际情况选定。如原勘 查设计文件和竣工资料包括工程地质勘察报告、设计计算书、设计变更记录、施 工图、施工及施工变更记录、竣工图、竣工质量检验及验收文件等；建筑物的历 史包括建筑物始建、投产、改建、用途变更、使用条件改变及受灾、事故等情况； 使用、维护管理过程中定期检查和维护资料包括检查内容、频率、时间及材料劣 化、地基沉降等随时间发展的变化情况等；现场考察包括对实际工程按资料进行 核对、调查工程项目实际使用条件、内外环境及水文气象资料、查看已发现的问 题等 2 1 。 文献【3 j 对镇海发电有限责任公司( 原镇海电厂) 3 0 0 0 吨级煤码头，此码头为 高桩梁板式结构。调查方法：本次调查采用普查和重点调查相结合的办法。对各 类不同构件的破损情况，包括裂缝长度、脱空面积、混凝土脱落露筋面积、锈斑 及混凝土表面缺陷等进行逐一记录，并进行统计，计算各类构件的综合破损率。 然后选取重点结构进行详细调查。 文献 4 1 对上海石化原油码头腐蚀状况进行调查，调查极其具体，就是对混凝 土墩台，钢管桩和钢结构引桥进行结构进行调查。通过外观状况观察和结构参数 测试等方法进行调查。 纵观码头结构健康状况调查的研究现状，可以看出现有的调查方法不是过于 宽泛就是过于具体，且很多都是针对一个或几个码头进行的，很少有对大范围内 码头进行调查的，而本文针对整个华南地区码头进行调查，所以会在调查过程中 会遇到一些不同于以往所有调查的比较新的问题，这就需要在开展工作中逐个去 攻克这些难题。 4 第一章绪论 1 3 2 码头结构破坏特点分析 码头作为一种混凝土结构，可以借鉴一下有关混凝土结构破坏特点和破坏形 式的研究。在混凝土结构破坏机理研究方面一些学者加强了断裂力学与损伤力学 在混凝土材料破坏研究的应用，他们对混凝土结构破坏过程分别从宏观和细观层 次上进行研究。人们根据试验机以及从混凝土内部结构的亚微观分析发现，混凝 土在承受载荷以前已含有微裂纹，存在宏观的缺陷，如裂纹、夹渣、气泡、孔穴、 偏析等。混凝土的破坏正是由潜在的各种缺陷引起的，其破坏过程实际上就是微 裂纹萌生、扩展、贯通，直到产生宏观裂纹，导致混凝土失稳破裂的过程1 5 刮。 在混凝土破坏过程宏观层次上的研究，瑞典隆德工学院的h i l l e r b o r g 教授以混 凝土杆件在单轴受拉时的断裂实验为基础提出了虚拟裂缝模型5 。该模型认为， 当杆件受拉、内部应力达到其抗拉强度时，在杆件的某个部位将出现含很多微裂 纹的断裂区。断裂区可发生在杆件的任何部位。随着杆件变型的增长，断裂区内 微裂纹不断发展，裂纹尖端应力集中开始释放，裂纹区以外的部分则同时开始卸 载。但是，即使是在直接拉伸条件下，裂纹也不仅仅受到垂直于裂纹表面的拉应 力作用，同时还受到平行于裂纹表面的剪切应力作用，这是一个复杂的应力状态， 不能简单的认为裂纹萌生、扩展只与拉应力有关。显然虚拟裂缝模型很难处理多 裂纹的扩展问题。美国西北大学b a z a n t 教授认为【5j ，根据有限单元法提出钝裂纹 带模( b l u n tc r a c k b a n dm o d e l ) 。该模型初看起来似乎与普通的分散裂缝模型没有什 么区别，但是分散裂缝模型是与单元大小相关的。而钝裂缝带模型仍然应用了虚 拟裂缝模型中提出的应变软化曲线和断裂能的概念，使得分析结果与有限元网格 大小无关，保证计算结果没有网格的依赖性。同时该模型还提出了垂直于裂纹方 向承受剪应力时类似的剪切应变软化曲线和i i 型断裂能，并提出将软化带的宽度 h 作为材料参数。该模型可以方便的确定裂纹带以及结构的应力和变形，具有分 散裂纹模型所具有的优缺点。但是，即时采用一些先进的微观观察技术，软化带 的宽度h 等参数的测量实际上很难实现。 在混凝土破坏过程细观层次上的研究立足于混凝土细观结构的认识，人们提 出了许多研究混凝土断裂的细观力学模型和方法。以理论物理学为基础发展起来 的网格模型假定混凝土为砂浆基质、骨料以及两者之间的过渡层组成的三相复合 材料。该模型在模拟混凝土的断裂时，假定外部荷载是分步施加的，在某个荷载 步时，借助于有限元技术可以计算出单元中的应力分布，当某个单元的应力状态 不满足给定的强度准0 1 u ( 例如最大拉应力准则) 时，认为该单元破坏，将其从网格 中剔除( 剔除掉单元的位置在计算结果图中显示为裂纹) ，然后调整整个网格结构， 进行进一步的分析。这样就可以模拟混凝土受力后的整个断裂过程。该模型在模 拟由于拉破坏所引起的断裂过程是非常有效的。但对于压缩荷载作用下的宏观响 第一章绪论 5 应，结果不理捌5 7 。1 0 1 。 混凝土耐久性破坏是混凝土结构工程构筑物的主要破坏形式之一。它极大地 影响建筑物的使用功能和使用寿命。认识、了解、检测、控制、并最终消除混凝 土耐久性破坏，一直是混凝土科学工作者的一项重任【1 1 j 。美国的pkm e h t a 教授 认为引起混凝土劣化的主要原因依次为：钢筋锈蚀、冻融循环、碱集料反应、硫 酸盐侵蚀【1 2 j 。 文1 1 4 j 通过大量的调查、研究分析可知，混凝土的耐久性破坏因素表现形式主 要有混凝土的冻融、混凝土遭受侵蚀性化学物质的腐蚀、混凝土的碳化、混凝土 中的碱骨料反应及钢筋的锈蚀等。不同的因素基于不同的机理，由此可采用相应 的不同措施。( 1 ) 冻融作用。混凝土不密实，内部存在许多连通孔隙和渗水通道， 严重影响抗渗性。在负温度存在情况由于其内部孔隙和毛细孔道的水结冰，产 生体积膨胀和冷水迁移，导致混凝土表层发生开裂、剥落、结卡句疏松、强度降 低，而使混凝土遭受冻融的作用而破坏。( 2 ) 混凝土的碳化作用。混凝土的碳化 指混凝土内部水泥石中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳在温度相宜时发生化学反 应，生成碳酸钙和水，是一个很复杂的多相物理化学过程。混凝土的碳化会加剧 混凝土的收缩，使混凝土表面产生拉应力而出现裂纹，降低混凝土抗拉抗折强度 及抗渗能力。混凝土由于碳化作用，使氢氧化钙减少而碱度降低，使钢筋处于中 性环境，钢筋表面钝化膜遭到破坏而生锈，而钢筋锈蚀又将导致混凝土保护层开 裂，钢筋与混凝土时之间粘结力破坏，结构耐久性降低等不良后果。( 3 ) 钢筋锈 蚀。混凝土原来对钢筋有良好的防锈性能，但由于各种不利因素( p g 混凝土表面微 裂，碳化等) 的作用，发生电化学反应，同应与复杂的物理过程相关，它主要经过 三个连续过程：氧气由外部大气通过混凝土保护面向钢筋表面传运；在钢筋 表面的相界反应区，发生阴极和阳极反应，生成反应物；反应产物离开相界反 应区，最终形成了钢筋的整个锈蚀反应过程【l5 1 。随后钢筋膨胀( 约2 5 倍) ，混凝 土保护层断裂，影响结构耐久性等一系列严重的后果。( 4 ) 碱骨料反应。碱骨料 反应是指混凝土原材料中的水泥在水化过程中释放出的碱金属与含碱骨料中的碱 活性成分发生化学反应，而形成碱活性物质。碱骨料反应使混凝土内部产生膨胀 应力，将其自身胀裂，发展严重的只能拆除，无法补救，称为混凝土的癌症。( 5 ) 混凝土的磨蚀。混凝土的耐磨性是指混凝土表面的抗磨损力，它是影响底版、道 路受含砂水流冲刷及气蚀作用的水工结构寿命的重要因素。 文【”j 对沿海混凝土建筑物破坏机理进行分析，认为主要破坏形式有氯化物侵 蚀、碳化侵蚀、碱集料反应、冻融循环、盐类侵蚀。各种形式损害形式的破坏机 理为：氯化物侵蚀的破坏机理氯化物的侵入是沿海混凝土建筑钢筋锈蚀的主要 因素，沿海混凝土结构处于含有氯盐的海水、盐土或空气环境中，氯离子从混凝 6第一章绪论 土表面逐渐扩散到钢筋表面并使钢筋去钝，氯离子在腐蚀中不形成产物，只是作 为促进腐蚀的中间产物，因此含量并不降低反应式如下： f e 2 + + 2 c 1 + 4 h 2 0 专f e c l 2 4 h 2 0 f e c 也4 h 2 0 - f e ( o h ) 2 山+ 2 c 1 - + 2 h 一+ 2 h 2 0 反应产物f e ( o h ) 2 ，进一步与氧和水化合生成f e ( o h ) 3 ，再迸一步与水化合 后形成f e ( o h ) 3 h 2 0 ，后者的最终体积可增大2 - - 1 0 倍，在混凝土中形成很大的 膨胀力如果在大面积的钢表面上有高浓度氯化物，则氯化物引起的腐蚀可能是 均匀腐蚀但是在不均匀的混凝土中，常见的是局部腐蚀，俗称点蚀或坑蚀点 蚀对于断面小、应力高又比较脆的预应力钢筋危害特别大碳化侵蚀破坏机理 与前文类似碱集料反应破坏机理与前文类似冻融循环的破坏机理与前文类 似盐类侵蚀破坏机理。海水中含有大量的硫酸盐、镁盐和氯盐混凝土在海水 中的腐蚀主要是m g s 0 4 、m g c l 2 与水泥水化后析出的c a ( o h ) 2 起作用的结果， 反应式如下： m g s 0 4 + c a ( o h ) 2 - c a s 0 4 + m g ( o h ) 2 山 生成物c a c l 2 和c a s 0 4 都是易溶物质，且n a c l 还会提高c a ( o h ) 2 和 m g ( o h ) 2 的溶解度，将它们浸出，使混凝土的孔隙率提高，结构被削弱在氢氧 化钙存在条件下，硫酸镁也能与硫铝酸钙发生作用生成钙矾石但有些学者认为： 海水中含有大量的n a c l ，会缓解其作用硫酸盐腐蚀最严重的是浪溅区及潮汐 涨落区，这部分混凝土直接遭受海浪的冲刷、干湿循环作用，最易破坏。 文【1 6 】中认为混凝土耐久性破坏从引发材料结构破坏机理角度可分为三种积 累模式：质量积累模式，能量积累模式和损伤积累模式这三种。 1 3 3 码头结构健康状况资料数据库 数据库技术自从1 9 6 9 年i b m 公司研制出了层次模型的数据库管理系统i m s 以来，数据库技术的研究和发展经历了三代的演变，是计算机科学技术中发展最 快、应用最广泛的重要分支之一。目前数据库技术已经成为计算机信息系统和计 算机应用系统的重要技术基础和支柱，其应用领域随着科学技术的进步和数据技 术的发展不断扩大，已从传统的商务数据处理扩展到许许多多新的应用领域，从小 型单项事务处理系统到大型信息系统，从一般企业管理到c a d c a m 、c i m 、c a s e 、 0 i s 、g i s ( 地理信息系统) 、知识库系统和实时系统等等。数据库技术的发展更 是日新月异，数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、 并行计算机技术、多媒体技术互相结合、互相渗透，成为当前数据库发展的主要特 征【17 1 。 数据库技术在码头检测方面应用比较少，但在桥梁工程方面，倒有许多类似 的数据库可以借鉴。 第一章绪论 7 文【l8 】中提到的码头安全性评估与管理系统中的数据库主要有码头技术参数 库、码头结构数据库、荷载数据库，施工图库。对于不同形式的码头结构，各种 类型数据库的形式和内容是各不相同的。码头技术参数库其内容包括码头初始 设计的和当前的各种稳定安全系数、结构和构件的抗力参数( 允许弯矩和剪力) 、 码头的承载能力等。码头结构数据库其内容为初始设计的和当前码头结构参数。 由一个结构参数总库和多个结构参数子库构成。结构参数子库为各功能计算程序 提供计算所需要的码头结构参数，其内容、数据结构和格式视各功能计算程序的 要求而定，每一个功能计算程序对应于一个结构参数子库。结构参数子库可通过 转换程序由结构参数总库来生成。荷载数据库为各功能计算程序提供计算所需 的荷载参数。码头荷载包括堆载、流动机械荷载( 如汽车、铁路、门机荷载) 。故 荷载参数库是根据不同类型，不同型号、不同操作方式的荷载参数库。施工图 库以扫描图的方式或a u t o c a d 图文件方式存储码头的施工图，包括码头平面图、 断面图、构件图等。 西南交通大学开发的“桥梁工程设计数据管理系统”中，考虑了传统关系型 数据库的特征，也考虑了新型的演绎数据库的特征。实现了各种桥梁的设计，施 工，所跨越河流及运营养护数据库的录入，查询和修改功能，并进一步把各种数 据应用于统计，计算和决策【1 9 1 。 1 4 本文的主要研究工作 ( 1 ) 对现役港口码头的使用与结构健康状况进行全面调查( 包括沿海和内河 港口码头，主要为重力式、高桩、板桩、斜坡及浮码头等不同结构形式的码头， 对现有码头的结构损伤状况进行分析统计) ，调查的形式包含函调和现场调查两 种，主要以现场调查为主。 ( 2 ) 分析研究码头结构破坏特点，本课题针对重力式码头、高桩码头、板桩 码头和斜坡这四种结构形式码头进行破坏特点分析，分析码头整体及重点构件破 坏的各种因素。 ( 3 ) 对调查的码头建立结构健康状况资料数据库，为交通部对现役码头的动 态管理建立初步的系统，从而提高工作效率，有利于宏观决策的制定。建立码头 结构健康状况数据库，提出系统开发模式及设计结构等，并要求数据库中数据规 范统一，即相同结构形式码头应具有统一的标准。而前期调查得到的数据比较杂 乱且条理不清，在录入数据库之前，相同的码头形式码头要建立统一的数据规范。 将规范化的数据录入到码头健康状况资料数据库。建立一个具备数据输入、 数据修改和数据查询功能的数据库。数据库主要功能有： 第一章绪论 可以实现把前期调查的数据录入到数据库中； 可以实现对码头结构健康数据进行动态更新； 数据库建成以后，可以全面地掌握调查区域内海港码头的健康状况，为今 后实施维修改造及宏观决策提供依据。 ( 4 ) 根据码头现场调查资料，对引起码头耐久性破坏的主要因素氯离子破坏 做专题研究，研究氯离子二维扩散模型的建立。 第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查9 第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查 2 1 概述 上世纪8 0 、9 0 年代通过交通部针对沿海地区码头组织的几次调查发现，8 0 以上的钢筋混凝土结构都发生了严重或较严重钢筋锈蚀破坏，出现锈蚀破坏的时 间有的仅5 - - 1 0 年，个别码头结构甚至在刚刚投入运行3 - - - 5 年的时间，就出现严 重的混凝土开裂，混凝土保护层剥落的损伤现象。而近年，内河港口在近十年中 得到了充分的发展。当前正值三峡三期蓄水前期，随着库区航道条件的改善和船 舶发展的大型化，内河港口码头水工建筑物承受着更为复杂荷载，加之目前库区 吞吐量很大，许多码头在超负荷运转，急需对码头的安全和使用现状进行调查研 究，以便准确地掌握码头的实际情况，判断是否需要开展维修加固以及升级改造 工作。针对上述情况，本课题拟在全国范围对不同结构形式、不同使用年限的码 头进行检测评估。对建国后至2 0 0 2 年以前建成投入使用的现役码头，按照港口 水工建筑物检测与评估技术规范进行相关检测调查工作。 现今，在码头结构状况调查方面，现有的调查一般都是针对一个或几个码头 进行的，很少有对大范围内码头进行调查的，且不同地域气候条件差异造成的码 头破坏形式有所不同。而本项目针对全国不同结构形式码头进行调查，码头有地 域性差别和结构形式差别，所以会在调查过程中会遇到一些不同于以往所有调查 的新问题，在调查中应该加于区别并重点对待。虽然港口水工建筑物检测与评 估技术规范针对不同结构形式的港口水工建筑物，分别对建筑物的安全性、使 用性、耐久性的检测评估做出具体规定，但限于水工结构的复杂环境和技术难度， 规范中的检测方法和内容有待于进一步完善。为确保码头普查工作的统一性、可 比性，在进行普查工作前，应按照港口水工建筑物检测与评估技术规范的相 关内容进行，并对各检测项的具体检测方法、检测手段、检测概率进行统一，以 便于对普查结果的汇总、对比。 本文将对现役港口码头的使用与结构健康状况进行全面调查( 包括沿海和内 河港口码头，主要为重力式、高桩、板桩、斜坡及浮码头等不同结构形式的码头， 对现有码头的结构损伤状况进行分析统计) ，调查的形式包含函调和现场调查两 种，主要以现场调查为主。 1 0第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查 2 2 函调 2 2 1 调查形式 之所以先进行函调，那是因为在全国范围内大大小小的码头多不胜数，且所 有码头的健康状况又各不相同，不可能对每个码头健康状况都进行详细的调查， 我们可以做的就是先对全国范围内的码头进行一次普查，普查之后再对在安全性， 使用性和耐久性方面存在问题的码头进行单独调查。这样做既节约了时间，又在 总体上把握了全国码头的健康状况。 函调的调查形式是通过交通部水运司发文给各码头单位，然后让各码头单位 根据实际情况按要求提供相关方面的资料，收到各方的资料后，再进行分析和整 理，为下一步进行现场调查提供依据。下文设计出了发给各码头单位的文件，文 件内容包括交通部水运司报送码头调查数据的通知和码头泊位调查表( 见表2 1 ) 。 关于报送码头调查数据的通知 各码头单位： 现西部交通建设科技项目港口码头检测与评估关键技术研究课题组需要 调查码头结构现状，内容主要包括码头建造使用、维护改造历史、码头结构损伤 情况等。请各码头单位予以配合，实事求是提供相关方面的资料，因要作分析， 数据应尽量完整。 交通部水运司 2 2 2 调查指标 函调所涉及的所有指标如表2 1 所示 2 2 3 调查名词解释 表中涉及相关名词，在此一一解释如下： 一 1 码头：码头是人工构筑的临水并接岸的水工建筑物。可供船舶停靠、货物 装卸和旅客上下。一座码头可以有一个或几个泊位。 2 泊位：供船舶安全靠、离，并进行装卸作业或上下旅客的设施。 3 海港泊位：按海港建设技术标准设计、建设的泊位为海港泊位。 4 内河泊位：按河港建设技术标准设计、建设的泊位为内河泊位。 填表主体由码头经营人和拥有生产用泊位的管理部门负责填写。 2 。2 。4 填表方式及原则： 1 靠泊能力在1 0 0 0 吨级及以上的生产用海港泊位和靠泊能力在5 0 0 吨 级及以上的生产用内河泊位要求逐个填写本调查表。低于1 0 0 0 ( 5 0 0 ) 吨级 的生产用海港( 内河) 泊位不用填写此表。 第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查 1 1 表2 11 0 0 0 ( 内河5 0 0 吨) 吨级及以上海港( 内河) 码头泊位调查表 t a b l e2 1b e r t h e so fs e a p o r tw h a r f ( i n l a n dr i v e rw h a r f ) a b o v eo n et h o u s a n d - t o n ( 5 h u n d r e d - t o n ) i n v e s t i g a t i o nt a b l e 港口代码：口口口口口口表号：码头普查 ? 表 港口名称： 制表单位：中交四航工程研究院有限公司 港口经营单位名称： 授权机关：交通部水运司 1 码头泊位基本信息 1 1 泊位代码口口口口口口口 1 2 泊位名称 1 3 泊位属性1 海港泊位2 内河泊位1 4 泊位所在码头名称 1 5 是否有设计文件1 是2 否 1 6 泊位型式 1 直立式2 斜坡3 浮码头4 单点系泊5 过驳装卸平台6 其他 1 6 1 直立式1 重力式2 板桩3 高桩4 其他 i 6 2 斜坡 1 皮带机斜坡2 缆车码头3 其他 1 7 泊位主要用途 1 专业化2 通用散货3 通用件杂货4 客货5 多用途6 其他 0 1 集装箱0 2 煤炭0 3 金属矿石0 4 原油0 5 成品油0 6 液体化工0 7 液化天 1 7 1 专业化泊位分类 然气0 8 液化石油气0 9 散装粮食l o 散装水泥1 1 客运1 2 滚装 1 8 码头前沿设计水深( m )1 9 码头前沿维护水深( m )1 1 0 泊位长度( m ) 1 1 1 设计靠泊能力( 吨)1 1 2 结构靠泊能力( 吨)1 1 3 核查靠泊能力( 吨) i 1 4 投产年份 1 1 5 竣工验收年份i 1 6 最近更新改造投产年份 2 码头泊位安全使用状况 2 1 泊位利用率2 2 设计使限 1 2 3 剩余使用年限 2 4 是否已停止使用1 是2 否 2 4 l 停止使用时问( 年) 2 5 泊位安全使用有无问题1 有2 无2 5 l 是否做了检测评估1 是2 否 2 6 码头所有权有无变化1 有2 无2 6 l 是否做了检测评估1 是2 否 2 7 泊位是否进行改造升级1 是2 否2 7 1 是否做了检测评估1 是2 否 2 8 泊位是否发生意外事故1 是2 否 2 8 1 是否做了检测评估1 是2 否 2 9 泊位防腐蚀措施是否超过设 1 是2 否2 9 i 是否做了检测评估1 是2 否 计使用年限 备注： 填表人： 电话： 审核人： 电话： 填报单位： 填报单位负责入： ( 盖章) 注1 ：如有码头事故、码头维修改造史、码头所有权发生变化或安全使用问题请在备注 栏详细说明。 2 当一个泊位只有一个经营人经营时，由泊位经营人或泊位拥有者填 写。当一个泊位有多个经营人时，由泊位拥有者填写。当一个泊位归属港口、 1 2 第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查 海事管理部门使用或经营时，由港口、海事管理部门填写。 3 本表中以“个”、“吨级”、“万吨”为单位的指标，保留至整数位；以 “为单位的指标，小数点后保留两位数字。码头前沿设计水深和码头前 沿维护水深指标，小数点后保留一位数字，其他以“米”为单位的指标，保 留至整数位。 4 表中各项指标均是必填指标。 2 2 5 指标解释 1 指标1 1 “泊位代码”：泊位代码采用7 位阿拉伯数字码组成，代码结 构如下图2 。1 ： xx xx xx x 代码 图2 1 代码结构图 f i g s2 1 c o d ef i g s ( 1 ) 经济类型代码参照采用国家统计局和国家工商行政管理局发布的 关于经济类型划分的暂行规定的第一位编码：代码见表2 2 表2 2 经济类型代码编码表 t a b l e 2 2 e c o n o m i ct y p eo f c o d ee n c o d i n gt a b l e 代码经济类型代码经济类型 l 国有经济 6 股份制经济 2 集体经济 7 外商投资经济 3 私营经济 8 港澳台投资经济 4 个体经济 9 其他经济 5 联营经济 ( 2 ) 大类码为泊位的上级业务管理( 主管、指导) 部门代码。采用两位 第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查 1 3 阿拉伯数字序列码。编码对象为港务局及多种经济类型的企业专业泊位( 或 公用泊位) 所属上级局，企业集团、总公司等。各行业所辖泊位的大类码尾 端设置规定见表2 3 。 埘 乞 表2 3 大类码编码表 t a b l e 2 3 c o d i n gc a t e g o r i e st a b l e 代码上级业务管理( 主管、指导)代码上级业务管理( 主管、指导) 部门名称部门名称 o l 港务局 4 5 4 9 水利业 0 2 0 9交通业5 0 5 4农业 1 0 1 4地质矿产业5 5 5 9 林业 1 5 1 9建筑业6 0 6 4 国内贸易业 2 0 2 4电力工业6 5 6 9 对外贸易经济业 2 5 2 9 机械工业 7 0 7 4择- vu p ( 含纺织q k ) 3 0 3 4 电子工业 7 5 铁道部门 3 5 3 9 冶金业 7 6 邮电部门 4 0 - 4 4 化学工业9 9无明确上级业务管理( 主管、指 导) 部门的泊位大类码 注：对本标准未作规定的行业部门，使用者可从7 7 码位开始自行编制 ( 3 ) 中类码为泊位的基层管理( 使用) 单位代码，采用两位阿拉伯数 字顺序码，从0 1 9 9 顺序编码。编码对象为：港务局所属的基层管理单位( 如： 作业区、装卸公司、港埠公司等) 、其他经济类型的泊位的基层管理( 使用) 单位等。 ( 4 ) 小类码为泊位名称代码，采用两位阿拉伯数字顺序码，从o 卜9 9 顺序编码，并且保证不重不漏。 ( 5 ) 先沿海，后内河。即当港口经营人同时拥有沿海、内河码头泊位时，应 先给沿海泊位编码，再给内河泊位编码； ( 6 ) 同一港区内的泊位代码排序原则上按由北向南顺时针排序； ( 7 ) 对于有一个以上经营人经营的泊位，泊位代码由泊位拥有者编写 【2 0 1 o 2 指标1 2 “泊位名称 ：按泊位实际名称填写 3 指标1 3 “泊位属性”：海轮泊位填写“1 ”，内河泊位填写“2 ”。 4 指标1 4 “泊位所在码头名称 ：当泊位没有对应的码头。时，填写泊 1 4第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查 位名称。 5 指标1 5 “是否有设计文件”：当码头泊位是按政府部门审批的专业 设计文件建造时，填写“l ，否则填写“2 ”。 6 指标1 8 “码头前沿设计水深”：当码头泊位有正规设计文件时，依据 设计文件进行填写。当码头泊位没有正规设计文件时，根据泊位通常靠泊的 船型，按海港总平面设计规范( j t j2 1 卜9 9 ) 或河港工程总体设计规 范( j t j2 1 2 - 2 0 0 6 ) 进行计算填写。 7 指标1 1 0 “泊位长度”：当码头泊位有正规设计文件时，依据设计文 件进行填写。对于没有设计文件的泊位，根据泊位通常靠泊的船型，按海 港总平面设计规范( j t j2 l l 一9 9 ) 或河港工程总体设计规范( j t j 2 1 2 2 0 0 6 ) 进行计算填写。 8 指标1 1l “设计靠泊能力”：依据正规设计文件填写。对于没有正规 设计文件的泊位，填写泊位实际靠泊的船舶吨级。 9 指标1 1 2 “结构靠泊能力 ：依据正规设计文件填写。无设计文件不 填该指标。 l o 指标1 1 3 “核查靠泊能力 ：当码头泊位依据关于加强港口码头靠 泊能力核查管理工作的通知( 交水运发( 2 0 0 6 ) 8 1 号) 进行了核查工作时， 填写通过核查的码头靠泊吨级和对应核查能力限制条件。没有进行核查的， 不填写本指标。 1 1 指标1 1 4 “投产年份 ：填写泊位实际投入使用的年份。 1 2 指标1 1 5 “竣工验收年份”：填写泊位竣工验收的年份。尚未进行竣 工验收的，不填写本指标。 1 3 指标1 1 6 “最近更新改造投产年份 ：当泊位经过更新改造时，则填 写最近一次更新改造后的投产年份。 1 4 指标2 1 “泊位利用率”：指船舶靠、离泊位和装卸作业占用泊位时 间与泊位年营运时间的百分比。填写2 0 0 9 年上半年的泊位利用率。年营运 时间是指报告期内生产用泊位在册日历小时数。 1 5 指标2 2 “设计使用年限”：结构或构件按设计目的和使用条件使用 而不需要大修的预定年限。 1 6 指标2 3 “剩余使用年限”：结构或构件使用若干年后，在规定的使 用条件和正常维护条件下，无需采取修补措施继续保持其预定功能的时间。 l7 指标2 4 “是否已停止使用”：当泊位已停止使用一年及以上时间时， 填写“1 ，否则填写“2 ”。 1 8 指标2 4 1 “停止使用时间( 年) ：当泊位停止使用一年及以上时， 第二章对现役码头使用与结构健康状况的调查 1 5 必须填写泊位实际停止使用的年限。 1